ESP8266调用NTP服务器进行时间校准

一、背景知识

【1】什么是NTP服务器？

NTP是网络时间协议（Network Time Protocol，简称NTP），是一种用于同步计算机时间的协议。NTP服务器指的是提供NTP服务的计算机或设备。NTP服务器的主要功能是保证网络上的所有设备的时间同步，以确保各个设备相互之间的时间协调一致。NTP服务器通常连接到具有高度精确时间源的设备，例如：GPS接收器或原子钟，以确保提供准确如一的时间。网络上的计算机可以通过连接到NTP服务器来同步其时间，并确保它们在同一时刻进行操作。

目前有许多可以使用的NTP服务器，以下是一些常用的NTP服务器列表：

1. cn.ntp.org.cn
2. ntp.sjtu.edu.cn
3. ntp.linux.org.cn
4. time.nist.gov.cn
5. ntp.aliyun.com
6. ntp.api.bz
7. ntp1.aliyun.com
8. time1.cloud.tencent.com
9. pool.ntp.org.cn

【2】RTC实时时钟是什么？

RTC (Real-Time Clock)实时时钟，是指一种专门用于记忆日期、时间的计时芯片或模块。一般包括一个时钟芯片、一块石英晶体、一块温度补偿电路、电源管理电路等组成。RTC可以精确地记录日期和时间，即使是在断电等异常情况下，也能保持记录的时间长达数年。常常用于嵌入式系统、数据采集设备等领域，是一种至关重要的设备。在某些系统应用中，RTC也会成为其他设备的时钟源，如单片机或微控制器单位等。

RTC的时间精度通常为ppm 级别，即每百万分之一，能够满足大多数实时应用场景的要求。为了提高RTC的稳定度和精度，许多RTC都带有自动校正功能，可以自动从外部时钟源或NTP服务器中获取准确的时间，并进行校正。同时，许多RTC还会集成电源管理功能，支持低功耗模式以延长电池寿命。

二、ESP8266获取网络时间

要通过ESP8266联网并获取网络时间，需要执行以下步骤：

1. 在STM32F103ZET6上配置UART串口以与ESP8266进行通信。
2. 使用AT指令将ESP8266连接到Wi-Fi网络。可以使用以下指令：

AT+CWJAP="SSID","password"

其中，替换 “SSID” 为自己的Wi-Fi网络名称，“password” 是Wi-Fi密码。

1. 使用AT指令连接到NTP服务器并获取时间。您可以使用以下指令：

AT+CIPSNTPCFG=0,1,"pool.ntp.org"
AT+CIPSNTPTIME?

这将连接到ntp服务器并检索当前的UTC时间。

1. 将ESP8266返回的UTC时间转换为本地时间。您需要知道您所在的时区，并对UTC进行适当的调整。
2. 将本地时间设置为STM32F103ZET6上的RTC实时时钟。

下面是一个示例代码

#include 
#include "stm32f10x.h"

// UART配置
void uart_init() {
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

// 发送AT指令并等待响应
int send_at_command(char* command, char* response, uint32_t timeout) {
  // 发送命令
  USART_SendData(USART1, (uint8_t*)command, strlen(command));
  
  // 等待响应
  uint32_t start_time = HAL_GetTick();
  while ((HAL_GetTick() - start_time) < timeout) {
    if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET) {
      char c = USART_ReceiveData(USART1);
      
      // 检查是否收到了预期的响应
      if (strstr(response, c) != NULL) {
        return 0; // 成功
      }
    }
  }
  
  return -1; // 超时或没有收到预期的响应
}

// 连接ESP8266到Wi-Fi
void connect_to_wifi() {
  char command[50];
  char response[100];
  
  // 设置Wi-Fi SSID和密码
  sprintf(command, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n", "YourSSID", "YourPassword");
  send_at_command(command, "OK", 5000);
}

// 连接到NTP服务器并获取时间
int get_ntp_time(uint32_t* time) {
  char response[100];
  
  // 配置SNTP客户端
  send_at_command("AT+CIPSNTPCFG=0,1,\"pool.ntp.org\"\r\n", "OK", 5000);
  
  // 获取时间
  send_at_command("AT+CIPSNTPTIME?\r\n", response, 5000);
  
  // 解析响应并提取时间戳
  char* token = strtok(response, ",");
  uint32_t timestamp = atoi(token);
  *time = timestamp - 2208988800UL; // 转换为Unix时间戳
  
  return 0;
}

// 将时间设置到RTC
void set_rtc_time(uint32_t time) {
  // 启用PWR和BKP外设时钟
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
  
  // 解锁备份寄存器区域
  PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
  
  // 配置RTC
  RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_HSE_Div128); // RTC时钟源为HSE/128
  RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); // 启用RTC时钟
  
  RTC_InitTypeDef RTC_InitStructure;
  // 配置RTC时钟 
    RTC_InitStructure.RTC_HourFormat = RTC_HourFormat_24; RTC_InitStructure.RTC_AsynchPrediv = 127; 
    RTC_InitStructure.RTC_SynchPrediv = 255; 
    RTC_Init(&RTC_InitStructure);

// 设置RTC时间 
    RTC_TimeTypeDef RTC_TimeStruct; 
    RTC_DateTypeDef RTC_DateStruct;

// 将Unix时间戳转换为RTC时间和日期 
  uint32_t days = time / 86400; 
    uint32_t seconds = time % 86400; 
    uint32_t hours = seconds / 3600; 
    uint32_t minutes = (seconds % 3600) / 60; 
    uint32_t secs = (seconds % 3600) % 60; 
    uint32_t year = 1970; 
    uint32_t month = 1; 
    while (days > 365) { if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0) { days -= 366; } else { days -= 365; } year++; } 
    while (days > 0) { if (month == 2) 
    { if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0) { if (days > 29) { days -= 29; } else { break; } } else { if (days > 28) { days -= 28; } else { break; } } } else if (month == 4 || month == 6 || month == 9 || month == 11) { if (days > 30) { days -= 30; } else { break; } } else { if (days > 31) { days -= 31; } else { break; } } month++; if (month > 12) { month = 1; year++; } }

RTC_TimeStruct.RTC_Hours = hours; RTC_TimeStruct.RTC_Minutes = minutes; RTC_TimeStruct.RTC_Seconds = secs; RTC_DateStruct.RTC_Date = days; RTC_DateStruct.RTC_Month = month; RTC_DateStruct.RTC_Year = year - 2000;

// 设置RTC时间和日期 
    RTC_SetTime(RTC_Format_BIN, &RTC_TimeStruct); 
    RTC_SetDate(RTC_Format_BIN, &RTC_DateStruct); }

int main() 
{ 
    // 初始化UART串口 
    uart_init();

   // 连接ESP8266到Wi-Fi
    connect_to_wifi();

// 获取NTP时间 
    uint32_t ntp_time; get_ntp_time(&ntp_time);

// 将时间设置到
    RTC set_rtc_time(ntp_time);

while (1) { // 做其他的事情... } }